专利名称：蒸汽脱烷基化的方法
技术领域：
在用于由含烃进料产生烃类的设备内产生由具有不同数量的碳原子 及不同分子结构的烃类组成的混合物。将该混合物在用于由含烃进料产 生烃类的设备内分离成单独的烃类产物。
取决于各种分离顺序及用于由含烃进料产生烃类的设备的类型，产 生具有至少6个碳原子的烃类馏份(Ce+馏份)和/或具有至少7个碳原子 的烃类馏份((37+馏份)。这些馏份含有芳烃作为可经济使用的产物，其 用作合成许多塑料的起始物质，并用于提高汽油的抗爆值。
为了获得C6+馏份的可经济使用的产物，特别是苯，并实现尽可能最 大的产率，根据现有技术采用以下方法。将C6+馏份分离成主要由具有6
个碳原子的烃类组成的馏份(Q馏份)及C7+馏份。由C6馏份可以直接 分离出可经济使用的产物苯。利用液-液萃取由C7+馏份分离出直链烃， 并作为所谓的萃余液进一步加工。由直链烃释放的C7+馏份现在主要含有
具有7至8个碳原子的芳烃，并分离成主要由具有7个碳原子的烃类组 成的馏份(主要是甲苯)以及主要由具有8个碳原子的烃类组成的馏份 (主要是二甲苯)。该主要由具有8个碳原子的烃类组成的馏份作为进料物质输送至用于获得对二甲苯的过程。该主要由具有7个碳原子的烃类 组成的馏份作为进料输送至用于氢脱烷基化的过程。
例如WO 2005/071045描述了此类用于氢脱烷基化的方法。在存在 催化剂的情况下于40(TC至65(TC的温度及20巴至40巴的压力下使烃类 与氢气接触，其中氢气以烃类的3至6倍摩尔过量存在。在这些条件下， 从各种经烷基化的芳烃(例如甲苯)分解掉垸基，从而形成苯及各种垸 烃(例如甲垸)。
在烃类的氢脱烷基化期间氢气的消耗对于这些根据现有技术用于获 得苯的方法的经济性具有负面影响。
在一个选择性的方法中，对Q+馏份和/或C7+馏份实施蒸汽脱垸基化 (例如参见已提交的德国专利申请DE 10 2006 058 528.3或DE 10 2006 058 529.1)。在对C6+馏份和/或C7+馏份实施蒸汽脱垸基化时，除了诸如 一氧化碳和二氧化碳的反应产物以外，主要产生两种可利用的产物苯和 氢气。因此在生产所期望的有价值的产物苯和有价值的副产物氢气的同 时仅需要廉价的水蒸汽作为蒸汽脱烷基化的进料物质。
在该根据现有技术的方法中，来自各种烃类馏份的烃类与水蒸汽在 气相中于固体催化剂上反应。在此，烃类和水蒸汽在诸如管的装置内于 固体催化剂上经过，其中催化剂位于该装置的内部，例如管内部。该装 置从外部输入蒸汽脱烷基化所需的反应热，例如通过使气态反应副产物 一氧化碳和甲垸与空气燃烧。根据现有技术，进料物质的温度对应于反 应产物的温度，并且在40(TC至60(TC的范围内。该装置内部的催化剂材 料主要由以下物质组成多孔载体材料，如Y-Al203、镁铝尖晶石和/或 Cr203，以及位于载体材料表面上的活性组份，如负载量(Beladung)为 0.1至1.0重量X的Rh和/或负载量为0.2至2.0重量X的Pd。由蒸汽脱 烷基化的气态反应产物在预先压縮之后经过压力交换吸附而将可经济地 利用的氢气与诸如一氧化碳、二氧化碳及甲垸的反应副产物分离。进料物质在催化剂材料的活性催化中心上发生反应时，除了原本的 反应产物以外，还形成一定含量的高分子碳化合物，其部分地作为沉积 物残留在催化剂材料上。沉积的高分子碳化合物阻碍催化剂表面上用于 吸附起始反应物的可能性，从而导致随时间增大地钝化(积炭)。在此， 积炭速度的一次近似与气相内的烃类分压呈线性关系。
积炭过程是可逆的。根据现有技术，以几周的间隔通过输入氧气或 含氧气体以进行燃烧而由如此积炭的催化剂材料除去沉积物，从而使催 化剂材料再生。作为燃烧的替代方案，可以对催化剂材料用由水蒸汽和 氢气组成的进料物质进行吹气，从而同样从催化剂材料除去碳沉积物。
该方法由于形成局部非常热的位点而需要小心操作(schonender),因而 对催化剂的寿命产生积极影响。用于使催化剂材料再生的两种方法，均 必须中止输入烃类馏份，因而中止所期望的有价值的产物苯的生产。所 述用于使催化剂材料再生而导致的停产会对该方法的运行成本产生负面 影响。
发明内容
本发明的目的在于提供前述类型的方法，其基本上避免或延缓了催 化剂材料的钝化过程，从而降低该方法的运行成本同时提高生产收益 (ProdukterK3s，更少的再生时间，更长的生产时间)。
该目的是通过如下方式解决的将气体通入该装置的入口区域内， 其中所通入的气体富含氢气，该装置中首先通入进料物质的部分被称为 入口区域。
已表明，催化剂材料的活性中心的结炭还取决于催化剂材料上方的 气相内氢气的主要分压。活化中心的结炭随着氢气分压的升高而明显更 少。在烃类馏份蒸汽脱烷基化期间，除了已脱烷基化的芳烃和对应的烷 烃之外还产生氢气。在该装置的入口区域内开始反应，从而在此首先仅 存在进料物质，才形成反应产物氢气，或者仅形成少量。因此，该装置 的入口区域主要是最低的氢气分压，在此出现增强的结炭现象。若在入口区域内避免结炭，则由此还可以在此延缓催化剂的钝化过程，并延长 直至用于使催化剂材料再生所需的停产的时间间隔。
通过采用根据本发明的方法，在催化剂材料的活化中心处的氢气分 压与现有技术相比显著升高，因此使入口区域的结炭现象明显最小化。
在本发明的一个实施方案中，在该装置的入口区域内通入气态氢。 所通入的氢气有利地在用于蒸汽脱烷基化的装置内生成。对于根据本发 明的方法，可以使用来自该设备的任意来源的氢气或者由蒸汽脱烷基化 产生的氢气。蒸汽脱垸基化的气态反应产物主要由氢气组成。
在本发明的一个优选的实施方案中，在多级压缩过程中压縮气态反 应产物，随后通过压力交换吸附法分离成氢气和主要由一氧化碳、二氧 化碳和甲烷组成的气态残余物。有利地将通过压力交换吸附法分离出的 氢气至少部分地送入该装置的入口区域内。
在本发明的另一个实施方案中，将至少一部分主要由氢气、 一氧化 碳、二氧化碳和甲烷组成的气态反应产物从一个压縮级导出，并作为富 含氢气的气体送入该装置的入口区域内。在压缩结束之后通过压力交换 吸附法从气态反应产物的主要部分分离出纯氢气，并在该设备的其他部 分内或该设备外部加以利用。在本发明的该实施方案中，富含氢气的气 体还含有一氧化碳。在入口区域内不通入一氧化碳，不存在一氧化碳， 或者仅形成少量的一氧化碳。在此一氧化碳同样会吸附在催化剂材料的 表面上，并且有利于抑制非期望的副反应，例如芳烃的完全气化。通过 本发明的该实施方案，提高了蒸汽脱垸基化的选择性。
在另一个实施方案中，将至少一部分主要由氢气、 一氧化碳、二氧 化碳和甲烷组成的气态反应产物从一个压缩级导出，并经过用于贫化二 氧化碳的方法作为富含氢气的气体送入该装置的入口区域内。在本发明 的该实施方案中，减少送入该装置的入口区域内的气体的总体积。通过 用于贫化二氧化碳的方法从气态反应产物分离出的富含二氧化碳的气体 可以作为进料物质送回下一个压縮级中。针对性地将富含氢气的气体与蒸汽脱垸基化的进料物质一起作为混
合物送入该装置的入口区域内，其中氢气与水的摩尔比为0.005至0.5， 优选为0.01至0.3，特别优选为0.05至0.1。
通过本发明尤其是能够延长催化剂材料的使用寿命，并延长用于使 催化剂再生而停产之间的时间间隔。由此显著降低了该方法的运行成本。
权利要求
1、用于使具有至少6个碳原子的烃类馏份(C6+馏份)和/或具有至少7个碳原子的烃类馏份(C7+馏份)在用于由含烃进料产生烃类的设备内的装填有催化剂材料并从外部加热的装置内进行蒸汽脱烷基化的方法，其中将进料物质通入该装置内，并且除了主要由氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷组成的气态反应产物以外，还产生芳烃和对应的烷烃作为反应产物，其特征在于，将气体通入该装置的入口区域内，所通入的气体含有氢气，该装置中首先通入进料物质的部分被称为入口区域。
2、 根据权利要求l的方法，其特征在于，在所述装置的入口区域内 通入气态氢。
3、 根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所通入的氢气在用于 蒸汽脱烷基化的装置内生成。
4、 根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，在多级压縮过程 中压縮所述气态反应产物。
5、 根据权利要求4的方法，其特征在于，通过压力交换吸附法将经 压縮的气态反应产物分离成氢气和主要由一氧化碳、二氧化碳和甲烷组 成的气态残余物。
6、 根据权利要求5的方法，其特征在于，将通过压力交换吸附法分 离出的氢气至少部分地送入所述装置的入口区域内。
7、 根据权利要求4的方法，其特征在于，将至少一部分主要由氢气、 一氧化碳、二氧化碳和甲垸组成的气态反应产物从一个压缩级导出，并 作为富含氢气的气体送入所述装置的入口区域内。
8、 根据权利要求4的方法，其特征在于，将至少一部分主要由氢气、 一氧化碳、二氧化碳和甲烷组成的气态反应产物从一个压缩级导出，并 经过用于贫化二氧化碳的方法作为富含氢气的气体送入所述装置的入口 区域内。
9、 根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，将富含氢气的气 体与蒸汽脱烷基化的进料物质一起作为混合物送入所述装置的入口区域 内，其中氢气与水的摩尔比为0.005至0.5，优选为0.01至0.3，特别优 选为0.05至0.1。
全文摘要
本发明涉及用于使具有至少6个碳原子的烃类馏份(C<sub>6+</sub>馏份)和/或具有至少7个碳原子的烃类馏份(C<sub>7+</sub>馏份)在用于由含烃进料产生烃类的设备内的装填有催化剂材料并从外部加热的装置内进行蒸汽脱烷基化的方法，其中将进料物质通入该装置内，并且除了主要由氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷组成的气态反应产物以外，还产生芳烃和对应的烷烃作为反应产物。除了蒸汽脱烷基化的进料物质以外还将含有氢气的气体通入用于蒸汽脱烷基化的装置的入口区域内，从而延长催化剂材料的使用寿命。
文档编号C07C4/18GK101306970SQ200710180089
公开日2008年11月19日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年1月26日
发明者H·弗里茨, M·蓬索, N·舍德尔, U·文宁, V·格克 申请人:林德股份公司